Wissenschaftler enträtseln genetische codes und familienbäume von gewöhnlichen kalten viren


Wissenschaftler enträtseln genetische codes und familienbäume von gewöhnlichen kalten viren

US-Wissenschaftler haben den genetischen Code aller bekannten Stämme des gemeinsamen kalten Virus entwirrt; Durch die Fertigstellung ihrer vielfältigen genomischen Sequenzen konnten sie nicht nur ihre RNA-Konfigurationen abbilden, sondern auch ihre Stammbäume bestimmen, um festzustellen, wie eng sie verwandt sein können und welche Eigenschaften sie als Folge der Mutation durch benachbarte oder entfernte Evolutionszweige teilen können oder nicht. Die Ergebnisse liefern eine nützliche Plattform für die Erforschung und Entwicklung von Impfstoffen gegen die Erkältung, sagten sie.

Die Studie war die Arbeit des Forschers an der University of Maryland School of Medicine in Baltimore und Kollegen an der University of Wisconsin-Madison, und wird online veröffentlicht vor dem Druck in der 12. Februar Ausgabe von Wissenschaft .

Die Autoren schrieben, dass menschliche Rhinoviren (HRVs) eine Hauptursache für Krankheiten im oberen und unteren Atemtrakt der Menschen weltweit sind und es gibt viele verschiedene Phänotypen oder Stämme.

Älterer Autor, Dr. Stephen B Liggett, Professor für Medizin und Physiologie an der University of Maryland School of Medicine und Direktor des Cardiopulmonary Genomics Programms, sagte in einer separaten Aussage:

"Es gab keinen Erfolg bei der Entwicklung wirksamer Medikamente zur Heilung der Erkältung, die wir glauben, ist aufgrund unvollständiger Informationen über die genetische Zusammensetzung all dieser Stämme."

Liggett, der ein Pulmonologe und molekularer Genetiker ist, sagte, dass wir eher an Erkältungen als etwas von Belästigungen als irgendetwas denken, aber sie können für die Jugendlichen und Älteren riskant sein und können Asthmaanfälle in jedem Alter auslösen.

"Auch neuere Studien zeigen, dass frühe Rhinovirus-Infektion bei Kindern ihr Immunsystem programmieren können, um Asthma durch Adoleszenz zu entwickeln", sagte Liggett.

Liggett und Kollegen entdeckten, dass menschliche Rhinoviren, die die Erkältung verursachen, in etwa 15 Familiengruppen organisiert werden, jeder mit seinem eigenen Ahnenweg, der erklären kann, warum keine Anti-Virus-Medikament gegen alle von ihnen arbeitet.

"Vielleicht könnten mehrere antivirale Medikamente entwickelt werden, die auf spezifische genetische Regionen bestimmter Gruppen ausgerichtet sind", erklärte Liggett und fügte hinzu, dass "die Wahl, welche Droge zu verschreiben, auf den genetischen Merkmalen der Rhinovirus-Infektion eines Patienten beruhen würde".

Liggett sagte, dass, während Anti-Virale die beste Option sein können, ihre Daten auch darauf hindeutet, dass Impfstoffe auch eine effektive Route sein könnten, zumal sie immer mehr Proben von Patienten bekommen und schnell das gesamte Genom der Viren sequenzieren und sehen können, wie Oft mutieren sie in einer Saison. Er sagte, dass eine Art von Arbeit bereits stattgefunden hat, was darauf hindeutet, dass die Impfstoffentwicklung für die Erkältung (berüchtigt für häufige Mutation) nicht so schwierig sein kann, wie die Leute denken könnten.

Co-Ermittler Dr. Claire M Fraser-Liggett, Direktor des Instituts für Genomwissenschaften und Professor für Medizin und Mikrobiologie an der University of Maryland School of Medicine, sprach von dem, was sie als "neue Einsicht" beschrieb, die von der Studie entdeckt wurde: Menschliches Rhinovirus nimmt eine Abkürzung, wenn es anfängt, Protein in der Wirtszelle zu machen, es überspringt einen Schritt, und das kann erklären, warum Leute krank werden, so bald, nachdem sie infiziert wurden.

"Wir hätten keinerlei Intuition gehabt, wenn es nicht durch Genomanalyse aufgedeckt worden wäre", sagte Fraser-Liggett.

"Informationen, die aus dieser Entdeckung kommen, könnten einen völlig anderen Ansatz in Bezug auf die Therapie", fügte sie hinzu.

Die Forscher entdeckten auch, dass menschliche Rhinoviren in der Lage sind, etwas zu tun, was in dieser Art von Virus nicht möglich war: sie rekombinieren, um neue Stämme zu bilden. Zwei verschiedene Stämme können die gleiche Person infizieren und Material austauschen, um einen dritten Stamm zu bilden, der als Rekombination bekannt ist, der die Geschwindigkeit berücksichtigen kann, mit der neue Stämme innerhalb einer Jahreszeit entstehen.

Sie fanden so viele wie 800 neue Mutationen in Virusproben von Patienten mit Erkältungen, die sie im Vergleich zu älteren Stämmen. Liggett sagte, sie fanden Mutationen in allen Teilen des Genoms.

Lead Autor, Dr. Ann C Palmenberg, Professor für Biochemie und Vorsitzender des Instituts für Molekulare Virologie an der University of Wisconsin-Madison, sagte:

"Wenn wir anfangen, zusätzliche Proben von einer großen Anzahl von Patienten zu akkumulieren, ist es wahrscheinlich, dass Hotspots für Mutation oder Rekombination sichtbar werden, und andere Regionen, die gegen Mutationsänderungen resistent sind, können entstehen."

Dies wird dazu beitragen, Wissenschaftler erarbeiten, wie flexibel das Virus ist in Reaktion auf Veränderungen in seiner Umgebung, die wertvolle Informationen für Therapie-Entwickler ist.

Vor dieser Studie hatten die Wissenschaftler nur ein paar Dutzend Rhinovirus-Genome abgebildet, aber als die Arbeit begann, kamen andere Wissenschaftler mit neuen Karten, so dass die Sammlung begann, um eine größere Größe zu erweitern, als zuerst gedacht wurde. Wie Fraser-Liggett erklärte:

"Es war uns klar, dass das Spektrum der Rhinoviren da draußen wahrscheinlich viel größer war als wir realisiert haben."

Sie sagte, sie hätten erkannt, dass sie einen Rahmen entwickeln mussten, um Wege zu finden, um die Viren zu bekämpfen und ihre genetischen Signaturen zu verwenden, um vorherzusagen, wie sie die Menschen beeinflussen könnten, die sie infizieren.

Die Forscher modellierten und verglichen jede Sequenz miteinander, so dass sie jetzt genug Stücke des Puzzles haben, um in der Lage zu sein, Fragen wie zu beantworten, wie die Rhinoviren mutieren könnten, während sie sich von Host zu Host verbreiten; Welche sind eng mit Asthma verknüpft; Und welche könnten Asthma später im Leben verursachen, wenn sie in der Kindheit ausgesetzt sind.

"Mit all diesen Informationen zur Hand, sehen wir ein starkes Potenzial für die Entwicklung der lang gesuchten Heilung für die Erkältung, mit modernen genomischen und molekularen Techniken", sagte Fraser-Liggett.

Neue DNA-Sequenzierungs-Tools bedeuten, dass die Forscher ganze Genome viel schneller betrachten können und "mehrere Fragen parallel beantworten", fügte sie hinzu.

"Sequenzierung und Analysen aller bekannten menschlichen Rhinovirus Genome enthüllt Struktur und Evolution."

Palmenberg AC, Spiro D, Kuzmickas R, Wang S, Djikeng A, Rathe JA, Fraser-Liggett CM, Liggett SB.

Wissenschaft , Veröffentlicht am 12. Februar 2009

DOI: 10.1126 / Wissenschaft.1165557

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Quellen: Journal Zusammenfassung, University of Maryland Medical Center.

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